本文摘要：摘要：本文介紹了DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的來(lái)歷和本系統(tǒng)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)和本系統(tǒng)在實(shí)際學(xué)校使用中的劣勢(shì)，確立DIS信息化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只能作為輔助，而不能完全取代傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：化學(xué)DIS信息化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)定量 2013年7月，整個(gè)晉江市
摘要：本文介紹了DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的來(lái)歷和本系統(tǒng)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)和本系統(tǒng)在實(shí)際學(xué)校使用中的劣勢(shì)，確立DIS信息化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只能作為輔助，而不能完全取代傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：化學(xué)DIS信息化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)定量
2013年7月，整個(gè)晉江市統(tǒng)一為各個(gè)學(xué)校配備了DIS信息化系統(tǒng)，同時(shí)開(kāi)始對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)。2016年夏天，我們學(xué)校完成了化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，所以我在2017年春，在高二年段開(kāi)設(shè)了《化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)》選修課，開(kāi)始探索數(shù)字化信息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)這一學(xué)期的使用和學(xué)生的探索研究，發(fā)現(xiàn)這套數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)確實(shí)能夠在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很大的優(yōu)勢(shì)，在高中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠起到一個(gè)很好的輔助作用。
一、DIS系統(tǒng)的由來(lái)
“上海高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(草案)”在2004年發(fā)布，并要求現(xiàn)任初中化學(xué)要“實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)，圖形計(jì)算器或掌聲電腦和傳感器技術(shù)，并應(yīng)用于課堂教學(xué)，尤其是在“研究性學(xué)習(xí)”中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，要應(yīng)用數(shù)字傳感技術(shù)，革新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拓展實(shí)驗(yàn)方法，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間”。上海市中小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)中心立足課改教材的具體要求，研究開(kāi)發(fā)出了朗威數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。
朗威數(shù)字化信息系統(tǒng)主要由電腦、數(shù)據(jù)采集器和各種傳感器組成�；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室配備的傳感器主要有：PH值傳感器，電導(dǎo)傳感器，溫度傳感器，二氧化硫傳感器，二氧化碳傳感器，氧氣傳感器，高溫傳感器，色度傳感器，多量程電流傳感器，氧化還原傳感器和光電門(mén)傳感器。
二、DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)要培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和觀察能力、創(chuàng)新精神。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的是要使學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及變化規(guī)律，理解化學(xué)原理和掌握化學(xué)方法。
在中學(xué)階段，對(duì)于化學(xué)的實(shí)驗(yàn)也分為三個(gè)步驟，初中階段，學(xué)生初步了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的簡(jiǎn)單操作和使用，在高中階段的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主要是定性實(shí)驗(yàn)為主，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，探究性實(shí)驗(yàn)少。學(xué)生被動(dòng)的完成實(shí)驗(yàn)，只能鍛煉學(xué)生的基本操作，加深對(duì)一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記憶，很難真正激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。而定量實(shí)驗(yàn)，在中學(xué)階段，受限于學(xué)校的條件和儀器的限制，獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都比較簡(jiǎn)單、粗糙。例如量筒的精度約0.1mL，托盤(pán)天平的精度為0.2g，PH試紙只能判斷到1個(gè)單位。當(dāng)我們需要更為精確的數(shù)據(jù)時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備就無(wú)法滿(mǎn)足我們的需求了。
傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般靠肉眼觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，手動(dòng)記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所受限制比較大。一是細(xì)微的科學(xué)過(guò)程難以捕捉，二是定量科學(xué)難以定量化。定性實(shí)驗(yàn)主要是用于檢測(cè)研究對(duì)象的性質(zhì)和組成成分，可以回答“是什么”或“有什么”的問(wèn)題。而定量實(shí)驗(yàn)則在定性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步測(cè)量各種成分的多少及相對(duì)數(shù)量關(guān)系，是回答“有多少”的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，定量實(shí)驗(yàn)是定性實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步深化，而定性實(shí)驗(yàn)則是定量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，二者關(guān)系緊密，只有當(dāng)定性實(shí)驗(yàn)定量化，學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)的理解才能更深入，才能更科學(xué)、客觀的看待問(wèn)題。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)利用自身的優(yōu)勢(shì)，完全可以解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的困難。一是實(shí)驗(yàn)過(guò)程的可視化，傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)采集器傳輸?shù)诫娔X上，通過(guò)軟件的處理即可呈現(xiàn)出來(lái)并同時(shí)記錄。通過(guò)適當(dāng)?shù)能浖幚恚@些記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)還能以圖像、表格等形式呈現(xiàn)給學(xué)生，而通過(guò)“平鋪窗口”顯示器上還可以同時(shí)看到數(shù)值的變化和圖線曲線的走向，給學(xué)生更直觀的印象。
以酸堿中和滴定的實(shí)驗(yàn)為例。
在酸堿中和滴定中，我們傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法都是利用指示劑來(lái)指示終點(diǎn)，因?yàn)槲覀儫o(wú)法知道溶液的PH值是多少，只好借助指示劑。可事實(shí)上，我們常用的指示劑如酚酞的變色范圍是8.2-10，而甲基橙的變色范圍是3.1-4.4，并不在7左右。這樣滴定的終點(diǎn)還是中性嗎。在課本中，我們是用0.100mol/L的氫氧化鈉溶液來(lái)滴定0.100mol/L的鹽酸，我們通過(guò)要滴定的鹽酸的溶液體積，可以預(yù)知需要的滴定的氫氧化鈉的溶液體積，從而給出滴定終點(diǎn)的參考體積。如果是未知液呢?就不可能給出參考值，滴定的過(guò)程就會(huì)很難控制，同時(shí)需要記錄的數(shù)值的過(guò)程也會(huì)非常的繁瑣和緩慢。
而我們利用PH值傳感器來(lái)測(cè)量滴定過(guò)程中的PH值變化，就不會(huì)有這些問(wèn)題。比如用鹽酸來(lái)滴定氫氧化鈉溶液。在滴定的過(guò)程中，我們可以用光電門(mén)傳感器和計(jì)數(shù)器裝置組合成的滴定計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量滴定時(shí)使用的鹽酸溶液的體積。在滴定過(guò)程中，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器的采集到的PH值傳感器和滴定計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)，可以在顯示器上顯示出實(shí)時(shí)的溶液PH值和所滴定的體積。同時(shí)通過(guò)“組合曲線”的數(shù)據(jù)處理，設(shè)定x軸、y軸分別為“V”、“PH2”，即可得到“V-PH2”實(shí)時(shí)曲線。在曲線上，找到PH值最接近7的點(diǎn)，就可以找到對(duì)應(yīng)的體積V，則未知的氫氧化鈉溶液的濃度就可以計(jì)算出來(lái)了。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生不僅僅只是了解課本上關(guān)于簡(jiǎn)單的酸堿中和滴定的知識(shí)，同時(shí)還通過(guò)更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究。在培養(yǎng)了基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，同時(shí)還培養(yǎng)了同學(xué)之間的協(xié)作能力和探究的精神。
通過(guò)DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)，還可以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，比如二氧化碳的溫室效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)室模擬酸雨的形成等等。讓很多學(xué)生原來(lái)在高中實(shí)驗(yàn)室很難實(shí)現(xiàn)的各種奇妙想法得到操作和實(shí)現(xiàn)的可能，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新精神。
三、DIS信息化系統(tǒng)在學(xué)校實(shí)際使用中的劣勢(shì)
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的建立，已經(jīng)需要花費(fèi)幾十萬(wàn)的經(jīng)費(fèi)。而DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)也不便宜，關(guān)是我們化學(xué)所經(jīng)常用到的幾種傳感器和一個(gè)數(shù)據(jù)采集器，就需要不下1.5萬(wàn)元一套，同時(shí)每一個(gè)采集器還需要連接到電腦上，總的下來(lái)一套系統(tǒng)要2萬(wàn)，相對(duì)來(lái)說(shuō)開(kāi)支很大。我們化學(xué)實(shí)驗(yàn)室到現(xiàn)在也只配備了8套系統(tǒng)，勉強(qiáng)夠老師在上課的時(shí)候輪流使用，很難讓學(xué)生在上課時(shí)全部使用。
但數(shù)據(jù)化探究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還是可以成為課堂常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的重要補(bǔ)充，并作為學(xué)生課后研究性學(xué)習(xí)和綜合實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)手段，增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)現(xiàn)象和原理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法和能力，培養(yǎng)學(xué)生獲取數(shù)據(jù)的能力。對(duì)新課程教學(xué)內(nèi)容改革和教學(xué)方式的改革具有明顯的支持作用，是對(duì)化學(xué)教學(xué)與現(xiàn)代教育技術(shù)整合的有益探索和補(bǔ)充。
實(shí)驗(yàn)論文范例：高校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式構(gòu)建與探索
實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的生命，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)學(xué)習(xí)必不可少的環(huán)節(jié)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)作為信息化與實(shí)驗(yàn)相互融合的產(chǎn)物正不斷顯示出其強(qiáng)大的功能。我們也希望能將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮更好的作用。
參考文獻(xiàn)
朗威數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室V6.5上海市中小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)中心2010.1
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王祖浩.化學(xué)反應(yīng)原理江蘇鳳凰教育出版社2016.6
作者：彭栩
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